KR101006445B1 - Driving apparatus for flat panel display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아날로그 증폭기의 충전 시간과 보상 시간을 확보할 수 있는 평판 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a driving device of a flat panel display device capable of securing a charging time and a compensation time of an analog amplifier.
복수의 화소, 두 벌의 복수 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 상기 화소에 연결되어 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 그리고 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 전압을 상기 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 복수의 데이터 구동 IC를 포함하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 데이터 구동 IC는 상기 계조 전압 중 상기 영상 신호에 해당하는 전압을 선택하는 디지털 아날로그 변환기, 상기 디지털 아날로그 변환기로부터의 전압을 증폭하는 제1 및 제2 증폭기, 그리고 상기 증폭기에 연결되어 있는 복수의 전송 게이트를 포함한다. A plurality of pixels, a gray voltage generator generating two sets of gray voltages, a plurality of data lines connected to the pixels to transfer data voltages, and a voltage corresponding to an image signal among the gray voltages as the data voltages; And a data driver including a plurality of data driver ICs applied to a data line, wherein the data driver IC is configured to convert a voltage from the digital analog converter to select a voltage corresponding to the video signal among the gray voltages. First and second amplifiers for amplifying, and a plurality of transmission gates coupled to the amplifiers.
이런 방식으로, 복수의 증폭기를 통하여 보상과 충전을 교대로 행함으로써 보상 시간과 충전 시간을 충분히 확보하여 화질의 향상을 꾀할 수 있다.In this way, by compensating and charging alternately through a plurality of amplifiers, the compensation time and the charging time can be sufficiently secured to improve the image quality.
액정표시장치, 스위칭소자, 트랜지스터, 축전기, 문턱전압, 다결정, 단결정, 비정질, SOG, 전송게이트, 보상, 충전LCD, Switching Device, Transistor, Capacitor, Threshold Voltage, Polycrystalline, Monocrystalline, Amorphous, SOG, Transfer Gate, Compensation, Charging
Description
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of one pixel of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 SOG형 액정 표시 장치의 일례를 나타낸다.3 illustrates an example of an SOG type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시한 아날로그 증폭기와 6TG의 상세 블록도이다.FIG. 5 is a detailed block diagram of the analog amplifier and 6TG shown in FIG.
도 6은 도 5에 도시한 아날로그 증폭기의 일례를 나타내는 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the analog amplifier shown in FIG. 5.
도 7은 도 6에 도시한 아날로그 증폭기의 스위칭 소자의 온/오프 시기를 나타내는 타이밍도이다.FIG. 7 is a timing chart showing on / off timings of switching elements of the analog amplifier shown in FIG.
도 8은 도 5에 도시한 스위칭 소자의 온/오프 시기 및 아날로그 증폭기의 동작 시기를 나타내는 타이밍도이다.FIG. 8 is a timing diagram illustrating an on / off timing of the switching element and an operating timing of the analog amplifier shown in FIG. 5.
본 발명은 평판 표시 장치용 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.A general liquid crystal display device includes two display panels and a liquid crystal layer having dielectric anisotropy interposed therebetween. An electric field is applied to the liquid crystal layer, and the intensity of the electric field is adjusted to adjust the transmittance of light passing through the liquid crystal layer to obtain a desired image. Such liquid crystal displays are typical among portable flat panel displays (FPDs) that are easy to carry. Among them, TFT-LCDs using thin film transistors (TFTs) as switching elements are mainly used.
한편, 이러한 TFT의 재료로서 비정질, 다결정 및 단결정 규소가 사용되고 있다. On the other hand, amorphous, polycrystalline and monocrystalline silicon are used as the material of such TFTs.
비정질 규소(amorphous silicon: 이하 'a-Si'이라 함) TFT-LCD는 기판 상에 마련되는 액정 표시판 조립체, 액정 표시판 조립체를 구동하기 위한 데이터 구동IC, 게이트 구동 IC 및 이들을 접속하기 위한 인쇄 회로 보드를 구비한다. 이와 같은 a-Si TFT-LCD는 낮은 전계 이동도로 인하여 액정 표시판 조립체에는 화소만 구비하고 구동 IC를 별도로 제작하여 유리 기판 상에 탑재하여 사용한다. Amorphous silicon (hereinafter referred to as 'a-Si') TFT-LCD is a liquid crystal panel assembly provided on a substrate, a data driver IC for driving the liquid crystal panel assembly, a gate driver IC and a printed circuit board for connecting them It is provided. Such a-Si TFT-LCD has only a pixel in the liquid crystal panel assembly due to low electric field mobility, and separately fabricates a driver IC and mounts it on a glass substrate.
이에 반해 다결정 규소(poly silicon: 이하 'Poly-Si'이라 함) TFT-LCD는 유리 기판 상에 액정 표시판 조립체, 액정 표시판 조립체를 구동하기 위한 데이터 구동 IC 및 게이트 구동 IC를 구비한다. 이와 같은 Poly-Si TFT-LCD는 데이터 구동 IC 및 게이트 구동 IC와 같은 구동 회로를 유리 기판 상에 액정 표시판 조립체 내에 집적함으로써 외부와 연결해 주는 신호선의 수가 대폭 줄어들어 제품의 신뢰성을 향상시켜 생산비를 대폭 줄일 수 있다. 또한, 높은 전계 이동도로 인해 a-Si TFT보다 더 작은 크기의 Poly-Si TFT를 화소의 스위칭 소자로 사용함으로써 고개구율화가 용이하다는 장점이 있다. 이런 이유로 현재 Poly-Si TFT-LCD에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In contrast, poly-silicon TFT-LCD includes a liquid crystal panel assembly, a data driver IC for driving the liquid crystal panel assembly, and a gate driver IC on a glass substrate. Such poly-Si TFT-LCD integrates driving circuits such as data driver IC and gate driver IC in the liquid crystal panel assembly on the glass substrate, greatly reducing the number of signal lines connected to the outside, improving product reliability and significantly reducing production costs. Can be. In addition, due to the high electric field mobility, the poly-Si TFT having a smaller size than that of the a-Si TFT is used as the switching element of the pixel. For this reason, research on Poly-Si TFT-LCDs is being actively conducted.
Poly-Si TFT-LCD는 a-Si TFT-LCD에서 이용되는 저가격의 유리 기판 상에 MOS 트랜지스터로 이루어지는 회로를 내장할 수 있다라는 것이 가장 큰 장점이다. 현재, LTPS(low temperature polycrystalline silicon)라는 저온 다결정 규소 기술을 이용하여 유리 기판 상에 게이트 구동 IC 전부 또는 게이트 구동 IC 및 데이터 구동 IC 각각의 일부를 형성할 수 있으며, 나아가 신호 제어부를 포함하는 시스템 전체를 유리 기판상에 집적하는 SOG(system on glass)도 가능하게 되었다.The biggest advantage of Poly-Si TFT-LCD is that it can embed a circuit composed of MOS transistors on a low-cost glass substrate used in a-Si TFT-LCD. Currently, low temperature polycrystalline silicon (LTPS) technology can be used to form all of the gate driver ICs or portions of each of the gate driver and data driver ICs on a glass substrate, and further, the entire system including a signal controller. A system on glass (SOG) for integrating on a glass substrate has also been possible.
한편, 전술한 데이터 구동부는 시프트 레지스터, 샘플링 래치, 홀딩 래치, DAC 및 아날로그 증폭기를 포함한다. 이 중에서 아날로그 증폭기는 문턱 전압에 둔감하도록 설계되어 출력의 안정성을 얻도록 하고 있다. Meanwhile, the aforementioned data driver includes a shift register, a sampling latch, a holding latch, a DAC, and an analog amplifier. Among them, the analog amplifier is designed to be insensitive to the threshold voltage to achieve output stability.
한편, 이러한 데이터 구동부를 액정 표시판 조립체 내에 집적하는 경우 회로의 성능은 물론 회로가 차지하는 면적도 중요하게 된다. 따라서, 면적을 줄이기 위하여 데이터 구동부를 이루는 아날로그 증폭기와 이에 연결되는 데이터선을 1:n의 역다중화 방식을 사용하는 경우가 대부분이다.On the other hand, when the data driver is integrated in the liquid crystal panel assembly, not only the performance of the circuit but also the area occupied by the circuit becomes important. Therefore, in order to reduce an area, an analog amplifier constituting a data driver and a data line connected thereto are often used in a 1: n demultiplexing scheme.
하지만, 1 수평 주기(1H) 동안 아날로그 증폭기는 문턱 전압의 보상과 충전을 모두 행하여야 하기 때문에 충전 시간이 부족하여 화질의 저하가 발생된다.However, since the analog amplifier must perform both compensation and charging of the threshold voltage during one
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 충전 시간 및 보상 시간을 충분히 확보할 수 있는 평판 표시 장치의 구동 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a driving device of a flat panel display device capable of sufficiently securing a charging time and a compensation time.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 평판 표시 장치의 구동 장치는 복수의 화소를 포함하고, 두 벌의 복수 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 상기 화소에 연결되어 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 그리고 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 전압을 상기 데이터 전압으로서 상기 데이터선에 인가하는 복수의 데이터 구동 IC를 포함하는 데이터 구동부를 포함하며, 상기 데이터 구동 IC는 상기 계조 전압 중 상기 영상 신호에 해당하는 전압을 선택하는 디지털 아날로그 변환기, 상기 디지털 아날로그 변환기로부터의 전압을 증폭하는 제1 및 제2 증폭기, 그리고 상기 증폭기에 연결되어 있는 복수의 전송 게이트를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a driving apparatus of a flat panel display device including a plurality of pixels, generating a plurality of gray voltages, and a data voltage connected to the pixels. And a data driver including a plurality of data lines to be transmitted and a plurality of data driver ICs which apply a voltage corresponding to an image signal among the gray voltages to the data lines as the data voltages. And a digital analog converter for selecting a voltage corresponding to the video signal among voltages, first and second amplifiers for amplifying a voltage from the digital analog converter, and a plurality of transmission gates connected to the amplifier.
한편, 상기 평판 표시 장치의 구동 장치는 상기 디지털 아날로그 변환기와 상기 제1 및 제2 증폭기 사이에 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 스위칭 소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the driving device of the flat panel display device may further include first and second switching elements connected between the digital analog converter and the first and second amplifiers, respectively.
또한, 상기 제1 및 제2 스위칭 소자는 소정 시간 간격을 두고 교대로 턴온될 수 있다. In addition, the first and second switching elements may be alternately turned on at predetermined time intervals.
한편, 상기 전송 게이트는 상기 제1 증폭기에 연결되어 있는 제1 내지 제3 전송 게이트와 상기 제2 증폭기에 연결되어 있는 제4 내지 제6 전송 게이트를 포할 수 있다.The transmission gate may include first to third transmission gates connected to the first amplifier and fourth to sixth transmission gates connected to the second amplifier.
이 때, 상기 제1 및 제2 증폭기는 축전기, 복수의 스위칭 소자 및 복수의 트 랜지스터를 포함하고, 상기 복수의 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 제1 및 제2 증폭기 중 하나가 상기 보상을 행하는 동안 나머지 하나는 상기 전송 게이트를 통하여 연결된 상기 데이터선에 충전을 행할 수 있다. In this case, the first and second amplifiers include a capacitor, a plurality of switching elements, and a plurality of transistors, and preferably compensate for threshold voltages of the plurality of transistors. Meanwhile, while one of the first and second amplifiers performs the compensation, the other may charge the data line connected through the transmission gate.
한편, 상기 평판 표시 장치는 액정 표시 장치일 수 있으며, 또한 SOG(system on glass)일 수 있다.The flat panel display may be a liquid crystal display and may also be a system on glass (SOG).
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right on" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.An analog amplifier for a flat panel display according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 SOG형 액정 표시 장치의 일례를 나타내며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 데이터 구동부의 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a pixel of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 3 illustrates an example of an SOG type liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a data driver of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.The liquid
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.The display signal lines G 1 -G n and D 1 -D m are a plurality of gate lines G 1 -G n for transmitting a gate signal (also called a “scan signal”) and a data signal line or data for transmitting a data signal. Line D 1 -D m . The gate lines G 1 -G n extend substantially in the row direction and are substantially parallel to each other, and the data lines D 1 -D m extend substantially in the column direction and are substantially parallel to each other.
각 화소는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.Each pixel includes a switching element Q connected to a display signal line G 1 -G n , D 1 -D m , and a liquid crystal capacitor C LC and a storage capacitor C ST connected thereto. It includes. The holding capacitor C ST can be omitted as necessary.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-D
m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)에 연결되어 있다.The switching element Q is provided on the
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.The liquid crystal capacitor C LC has two terminals, the
유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.The storage capacitor C ST is formed by overlapping a separate signal line (not shown) and the
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
Meanwhile, in order to implement color display, each pixel must display color, which is possible by providing a red, green, or
액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.A polarizer (not shown) for polarizing light is attached to an outer surface of at least one of the two
계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.The
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.The
데이터 구동부(500)는 도 4에 도시한 바와 같이, 시프트 레지스터(501), 제1 래치(503), 제2 래치(505), 디지털 아날로그 변환기(DAC)(507) 및 출력 버퍼(509)를 포함하며, 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다. As illustrated in FIG. 4, the
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.The
도 3에 도시한 예에서, 데이터 구동부(500), 게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300) 내에 집적되어 있으며, 신호 제어부(600)는 칩의 형태로 기판에 조립체(300)에 장착되어 있다. 도면에서 전원 IC(700)는 전술한 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff) 등을 생성하는 회로 요소이다. 표시 영역은 화소및 신호선(G1-Gn, D1-Dm)이 배치되어 있는 영역을 뜻한다.
In the example shown in FIG. 3, the
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.Next, the display operation of the liquid crystal display will be described in more detail.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.The
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.The gate control signal CONT1 includes a vertical synchronization start signal STV indicating the start of output of the gate on pulse (gate on voltage section), a gate clock signal CPV for controlling the output timing of the gate on pulse, and a gate on pulse. An output enable signal OE or the like that defines a width.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.The data control signal CONT2 is a load for applying a corresponding data voltage to the horizontal synchronization start signal STH indicating the start of input of the image data R ', G', and B 'and the data lines D 1 -D m . Signal LOAD, inverted signal RVS and data that inverts the polarity of the data voltage with respect to common voltage V com (hereinafter referred to as " polarity of data voltage " by reducing " polarity of data voltage with respect to common voltage "). Clock signal HCLK and the like.
데이터 구동부(500)의 시프트 레지스터(501)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 클록 신호(HCLK)와 수평 동기 시작 신호(STH)를 받아 수평 동기 시작 신호(STH)를 차례로 시프트시켜 제1 래치(503)로 출력한다. The shift register 501 of the
제1 래치(503) 또는 샘플링 래치(sampling latch)는 시프트 레지스터(501)로부터의 신호에 기초하여 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받아 제2 래치(505)로 내려보낸다.The
제2 래치(505) 또는 홀딩 래치(holding latch)는 영상 데이터(R', G', B')를 저장해 두었다가 소정의 신호에 따라 DAC(507)로 내려 보낸다. 소정의 신호로는 여러 가지가 있을 수 있는데, 도 4에는 그 예로 출력 인에이블 신호(OE)가 도시되어 있다.The
DAC(507)는 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환하며, 이렇게 변환된 데이터 전압은 아날로그 신호이다.The
출력 버퍼(509)는 DAC(507)로부터의 데이터 전압을 증폭한다. 이러한 증폭 동작에 대하여는 나중에 상세히 설명한다.
The
6TG(511)는 6개의 전송 게이트(transmission gate)로 이루어져 있으며 스위칭 제어 신호(CONTSW)에 따라 출력 버퍼(509)로부터의 출력을 데이터선(D1-Dm)에 선택적으로 전달하며 이에 대하여도 나중에 상세히 설명한다.The
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G
1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.The
하나의 게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D1-Dm)에 공급한다. 데이터선(D1-Dm
)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.The gate-on voltage V on is applied to one gate line G 1 -G n so that a row of switching elements Q connected thereto is turned on (this period is "1H" or "1 horizontal period). (horizontal period) "and equal to one period of the horizontal sync signal Hsync, the data enable signal DE, and the gate clock CPV], and the
화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리한다. 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.The difference between the data voltage applied to the pixel and the common voltage V com is shown as the charging voltage of the liquid crystal capacitor C LC , that is, the pixel voltage. The liquid crystal molecules vary in arrangement depending on the magnitude of the pixel voltage. As a result, the polarization of light passing through the
1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von
)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("컬럼 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전")After one horizontal period (or “1H”) (one period of the horizontal sync signal H sync , the data enable signal DE, and the gate clock CPV), the
전술한 바와 같이, 액정 표시 장치의 데이터 구동부(500)에서는 DAC(507)를 거쳐 아날로그 신호로 변환된 영상 신호를 출력 버퍼(509)를 통하여 데이터선으로 출력한다. 출력 버퍼(509)는 아날로그 증폭기로 이루어지므로, 본 발명에 따른 실시예에서는 아날로그 증폭기라 칭하며, 이하에서는 이러한 아날로그 증폭기를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치에 대하여 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.As described above, the
도 5는 도 4에 도시한 아날로그 증폭기(509)와 6TG(511)의 상세 블록도이며, 도 6은 도 5에 도시한 제1 및 제2 증폭기의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6에 도시한 아날로그 증폭기의 스위칭 소자의 온/오프 시기를 나타내는 타이밍도이며, 도 8은 도 5에 도시한 스위칭 소자의 온/오프 시기 및 제1 및 제2 증폭기의 동 작에 대한 타이밍도이다.FIG. 5 is a detailed block diagram of the
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구동 장치의 아날로그 증폭기는 제1 및 제2 증폭기, 그리고 이에 3개씩 연결되어 있는 전송 게이트(TG1-TG6)를 포함한다. As shown in FIG. 5, the analog amplifier of the driving apparatus according to the embodiment of the present invention includes first and second amplifiers, and three transmission gates TG1-TG3 connected thereto.
도 6에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 증폭기는 복수의 스위칭 소자(SW1- SW5), 축전기(C) 및 복수의 트랜지스터(N1, N2)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the first and second amplifiers include a plurality of switching elements SW1-SW5, a capacitor C, and a plurality of transistors N1, N2.
그러면 먼저 도 6에 도시한 제1 및 제2 증폭기의 구조와 동작에 대하여 설명한다. 여기서, 제1 및 제2 증폭기가 행하는 동작은 문턱 전압을 보상하기 위한 동작으로서 이하에서는 보상 동작이라 칭하며, 이러한 보상 동작에 필요한 시간을 보상 시간이라 칭한다.First, the structure and operation of the first and second amplifiers shown in FIG. 6 will be described. Here, an operation performed by the first and second amplifiers is an operation for compensating the threshold voltage, hereinafter referred to as a compensation operation, and a time required for such a compensation operation is called a compensation time.
트랜지스터(N2)는 NMOS 트랜지스터로서, 그 제1 단자와 제2 단자는 스위칭 소자(SW5)로 연결되어 있으며, 제3 단자는 스위칭 소자(SW1)를 통하여 소정 전압(V1)에 연결되어 있다. The transistor N2 is an NMOS transistor, the first terminal and the second terminal of which are connected to the switching element SW5, and the third terminal of the transistor N2 is connected to the predetermined voltage V 1 through the switching element SW1.
트랜지스터(N1) 또한 NMOS 트랜지스터로서, 제1 단자는 트랜지스터(N2)의 제2 단자와 연결되어 있으며, 제2 단자는 일정한 구동 전압(VDD)에 연결되어 있고 제3 단자는 정전류원(I)을 통하여 접지에 연결되어 있다.Transistor N1 is also an NMOS transistor, where the first terminal is connected to the second terminal of transistor N2, the second terminal is connected to a constant driving voltage V DD , and the third terminal is a constant current source I. It is connected to earth via
축전기(C)는 양단이 각각 스위칭 소자(SW3, SW4)를 통하여 각각 입력 전압(Vin)과 연결되어 있으며, 또한 스위칭 소자(SW5, SW2)를 통하여 트랜지스터(N2)의 제1 단자와 제3 단자에 각각 연결되어 있다. Both ends of the capacitor C are connected to the input voltage V in through the switching elements SW3 and SW4, respectively, and the first terminal and the third terminal of the transistor N2 through the switching elements SW5 and SW2. It is connected to each terminal.
다음, 제1 및 제2 증폭기의 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation of the first and second amplifiers will be described.
두 트랜지스터(N1, N2)의 문턱 전압은 동일한 것으로 가정한다.It is assumed that the threshold voltages of the two transistors N1 and N2 are the same.
먼저, 시간(t1)에 스위칭 소자(SW3)를 제외한 나머지 스위칭 소자가 모두 턴온된다. 그러면 턴온된 스위칭 소자(SW1, SW2)를 통하여 전류가 흘러 축전기(C)에는 노드(A)와 노드(B)의 전압차에 해당하는 전압이 충전된다. First, all the switching elements except for the switching element SW3 are turned on at a time t 1 . Then, current flows through the turned-on switching elements SW1 and SW2 so that the capacitor C is charged with a voltage corresponding to the voltage difference between the node A and the node B. FIG.
여기서, Vc는 축전기(C) 양단의 전압이며, Vin(initial)은 입력 전압(Vin)의 초기값(Vin(initial))이다. 이 때의 초기값(Vin(initial))과 전술한 소정 전압(V 1)의 차는 트랜지스터(N2)를 턴온시킬 수 있는 크기이어야 한다. 즉, 트랜지스터(N2)의 정격 문턱 전압과 오차를 더한 값(이를 "유효 문턱 전압"이라 한다)보다 큰 값이다.Here, Vc is the initial value (V in (initial)) of the capacitor (C) and the voltage across, V in (initial) input voltage (V in). At this time, the difference between the initial value V in (initial) and the predetermined voltage V 1 must be a size capable of turning on the transistor N2. That is, the value is larger than the value obtained by adding the rated threshold voltage and the error of the transistor N2 (this is referred to as an "effective threshold voltage").
이와 같이, 2개의 전압(Vin, V1)으로 전압값을 조정하면, 조정을 위한 선택의 폭을 넓힐 수 있어서 정밀한 조정이 가능해진다. In this way, when the voltage value is adjusted by the two voltages V in and V 1 , a wide range of selection for adjustment can be made, and precise adjustment is possible.
전압(Vc)이 트랜지스터(N2)의 유효 문턱 전압 이상이 되면 트랜지스터(N2)는 턴온되고, 이어 시간(t2)에 스위칭 소자(SW1)가 턴오프된다. 그러면 축전기(C)와 트랜지스터(N2)는 폐회로를 형성한다. 축전기(C)는 전류를 트랜지스터(N2)로 흘려보내면서 전압이 감소하다가, 트랜지스터(N2)의 유효 문턱 전압에 해당하는 전압에 이른다. 이 때, 트랜지스터(N2)는 턴오프되어 개방 상태가 되며, 축전기(C)는 트 랜지스터(N2)의 유효 문턱 전압(Vth2)을 저장한다.When the voltage Vc becomes equal to or greater than the effective threshold voltage of the transistor N2, the transistor N2 is turned on, and then the switching element SW1 is turned off at a time t 2 . The capacitor C and the transistor N2 then form a closed circuit. The capacitor C decreases the voltage while flowing a current through the transistor N2, and reaches a voltage corresponding to the effective threshold voltage of the transistor N2. At this time, the transistor N2 is turned off to be in an open state, and the capacitor C stores the effective threshold voltage V th2 of the transistor N2.
다음, 시간(t3)에 스위칭 소자(SW3)만 턴온되고 나머지 스위칭 소자(SW1, SW2, SW4, SW5)는 모두 턴오프되며 입력 전압(Vin)의 크기를 Vin(final)로 바꾼다. 노드(B)에 입력 전압(Vin)이 인가되므로, 노드(A) 전압은 축전기(C)에 충전된 전압과 입력 전압(Vin(final))을 더한 값이 된다.Next, at time t 3 , only the switching device SW3 is turned on, and the remaining switching devices SW1, SW2, SW4, and SW5 are all turned off, and the size of the input voltage V in is changed to V in (final) . Since the input voltage V in is applied to the node B, the node A voltage becomes a value obtained by adding the voltage charged to the capacitor C and the input voltage V in (final) .
한편, NMOS 트랜지스터는 통상 게이트, 소스 및 드레인의 세 단자로 이루어지며, 소스와 드레인 사이에는 채널 영역이 존재하고, 채널 영역과 게이트 사이에는 절연막이 개재되어 있다. 트랜지스터(N1)는 포화 영역(saturation area), 즉 액티브(active) 영역에서 동작하므로, 알려진 바와 같이, NMOS 트랜지스터는 전압 제어 전류원으로 등가적으로 대체할 수 있다. 도 5에서 트랜지스터(N1)의 제2 단자인 드레인과 제3 단자인 소스 사이에 흐르는 전류는 정전류원(I)의 전류와 동일하므로, On the other hand, an NMOS transistor is generally composed of three terminals, a gate, a source, and a drain. A channel region exists between the source and the drain, and an insulating film is interposed between the channel region and the gate. Since transistor N1 operates in a saturation area, that is, an active area, as is known, an NMOS transistor can be equivalently replaced by a voltage controlled current source. In FIG. 5, the current flowing between the drain, which is the second terminal of the transistor N1, and the source, which is the third terminal, is the same as that of the constant current source I.
이며, 여기서 W 및 L은 각각 채널 영역의 폭과 길이이며, μ는 전자 이동도이고, C는 게이트 아래에 위치한 절연막의 단위 면적당 정전용량이다. Vgs는 게이트 전압과 소스 전압과의 차이고, Vth1은 트랜지스터(N1)의 유효 문턱 전압이다. 이 때, 게이트 소스간 전압(Vgs)은 Vgs = VA - Vout이고, Vth1 = Vth2이므로, Where W and L are the width and length of the channel region, μ is the electron mobility, and C is the capacitance per unit area of the insulating film located under the gate. V gs is the difference between the gate voltage and the source voltage, and V th1 is the effective threshold voltage of the transistor N1. At this time, the voltage between the gate sources (V gs ) is V gs = V A -V out , and V th1 = V th2 ,
수학식 5에 수학식 3을 대입하면,Substituting
이 된다. Becomes
따라서, Vin(final) = Vd + (2I/k)1/2로 하면, Vout = Vd가 된다. 예를 들면, DAC(507)에서 영상 데이터를 아날로그 전압으로 변환할 때, 목표 데이터 전압에 오른쪽 두 번째 항에 해당하는 전압을 미리 더한 값으로 변환한다. 그러면, 출력 전압(Vout)은 목표 데이터 전압이 된다.Therefore, if V in (final) = Vd + (2I / k) 1/2 , V out = Vd. For example, when the image data is converted into an analog voltage by the
이어, 시간(t4)에는 모든 스위칭 소자(SW1-SW5)가 턴오프되고 시간(t5)에는 전술한 동작을 반복한다.Next, the above-described operation is repeated one time (t 4), all the switching elements (SW1-SW5) are turned-off time (t 5).
전술한 스위칭 소자(SW1-SW5) 역시 MOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.The above-described switching elements SW1-SW5 may also be implemented with MOS transistors.
이와 같이, 축전기(C)에 트랜지스터(N1, N2)의 유효 문턱 전압을 저장해두면 출력 전압(Vout)은 트랜지스터(N1, N2)의 문턱 전압과 무관하므로, 트랜지스터(N1, N2)의 제조시 공정상의 여건에 따라 문턱 전압이 균일하지 않거나 변화하더라도 일정한 출력 전압을 얻을 수 있다.In this manner, when the effective threshold voltages of the transistors N1 and N2 are stored in the capacitor C, the output voltage V out is independent of the threshold voltages of the transistors N1 and N2, and thus, when the transistors N1 and N2 are manufactured. Depending on process conditions, even if the threshold voltage is not uniform or changes, a constant output voltage can be obtained.
이와 같이, 제1 및 제2 증폭기는 보상 동작을 마친 후 이에 연결된 전송 게이트(TG1-TG6)를 통해 데이터선(D1-Dm)을 충전시킨다.As described above, the first and second amplifiers charge the data lines D 1 -D m through the transfer gates TG1 -TG6 connected thereto after the compensation operation.
다시, 도 5를 참고하면 제1 증폭기에는 전송 게이트(TG1-TG3)가 연결되어 있고, 제2 증폭기에는 전송 게이트(TG4-TG6)가 연결되어 있다. 또한, 제1 및 제2 증폭기는 스위칭 소자(SW6, SW7)를 통하여 DAC(507)에 각각 연결되어 있다.Referring again to FIG. 5, a transmission gate TG1 -TG3 is connected to the first amplifier, and a transmission gate TG4 -TG6 is connected to the second amplifier. In addition, the first and second amplifiers are connected to the
먼저 스위칭 제어 신호(CONTSW)에 따라 스위칭 소자(SW6)가 턴온되어 제1 증폭기가 보상 동작을 행한다. First, the switching device SW6 is turned on according to the switching control signal CONT SW so that the first amplifier performs a compensation operation.
이는 앞서 설명한 바와 같이, 증폭기에 입력 전압(Vin)이 인가되어 출력 전압(Vout)을 생성하기까지의 동작이며, 도 8에 나타낸 보상 시간에 해당한다. 제1 증폭기의 보상 동작은 도 8에 도시한 바와 같이 게이트 클록 신호(CPV)가 하이가 되기 전에 이루어진다. As described above, this is an operation until the input voltage V in is applied to the amplifier to generate the output voltage V out , and corresponds to the compensation time shown in FIG. 8. The compensation operation of the first amplifier is performed before the gate clock signal CPV becomes high, as shown in FIG. 8.
이어, 출력 전압(Vout)을 생성함과 동시에 전송 게이트(TG1)가 턴온되어 출력 전압을 데이터선(D1)으로 전달한다. Subsequently, while generating the output voltage V out , the transfer gate TG1 is turned on to transfer the output voltage to the data line D 1 .
한편, 제2 증폭기는 스위칭 제어 신호(CONTSW)에 따라 스위칭 소자(SW7)가 턴온되면서 제1 증폭기가 충전 동작을 행하는 동안 보상 동작을 행한 후 전송 게이트(TG4)를 통하여 출력 전압(Vout)을 데이터선(D4)으로 전달한다.Meanwhile, the second amplifier performs the compensation operation while the first amplifier performs the charging operation while the switching device SW7 is turned on according to the switching control signal CONT SW , and then outputs the output voltage V out through the transmission gate TG4. Is transferred to the data line D 4 .
이런 방식으로, 제1 및 제2 증폭기는 교대로 동작을 하면서 이에 연결된 전송 게이트(TG1-TG6)에 순차적으로 출력 전압(Vout)인 데이터 전압을 모든 데이터선(D1-Dm)에 인가하고, 게이트 클록 신호(CPV)의 1 수평 주기(1H)에 해당하는 시간에 한 행의 화소에 데이터를 인가한다.In this manner, the first and second amplifiers alternately operate and sequentially apply the data voltage, which is the output voltage V out , to all the data lines D 1 -D m to the transmission gates TG1 -TG6 connected thereto. Then, data is applied to one row of pixels at a time corresponding to one
전술한 바와 같이, 2개의 증폭기를 사용하면 종래의 1개의 증폭기를 사용하는 것에 비하여 1 수평 주기(H) 동안 보상 시간을 2배로 증가시킬 수 있게 되어 복수의 데이터 구동 IC에 위치하는 증폭기들간의 보상 편차를 감소시킬 수 있다. 또한, 충전 시간도 종래에 비하여 2배로 증가되므로 충분하게 충전을 할 수 있게 되어 화질도 향상된다.As described above, the use of two amplifiers can double the compensation time for one horizontal period (H) compared to using one conventional amplifier, thereby compensating between the amplifiers located in the plurality of data driving ICs. The deviation can be reduced. In addition, since the charging time is also doubled as compared with the related art, it is possible to sufficiently charge and the image quality is also improved.
한편, 2개의 증폭기를 사용함으로써 액정 표시판 조립체 내에서 차지하는 면적이 증가한다고 볼 수 있으나, 데이터 구동 IC 자체가 차지하는 비율은 미미하므로 이로 인한 면적의 증가는 없다.On the other hand, it can be seen that the area occupied in the liquid crystal panel assembly is increased by using two amplifiers, but the area occupied by the data driver IC itself is insignificant, so there is no increase in the area.
전술한 바와 같이, 2개의 증폭기를 사용하여 구동함으로써 충전 시간과 보상 시간을 충분히 확보하여 화질 향상을 꾀할 수 있다.As described above, by driving using two amplifiers, it is possible to secure sufficient charging time and compensation time to improve image quality.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
예를 들면, 문턱 전압 변화에 둔감한 아날로그 증폭기가 필요한 장치, 예를 들면, 유기 전계 발광 표시 장치(OLED)와 같은 평판 표시 장치에도 적용할 수 있다. For example, the present invention can be applied to a device requiring an analog amplifier insensitive to a change in threshold voltage, for example, a flat panel display such as an organic light emitting display (OLED).
즉, OLED의 구조는 화소에 유기 EL 소자를 배치하여 인가된 데이터 전압에 비례하는 전류를 흘려 유기 EL 소자를 발광시키는 것을 제외하고는 액정 표시 장치와 거의 동일하다. OLED는 액정 표시 장치의 데이터 구동부에 해당하는 컬럼 드라이버(column driver)를 구비하여 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 다음 증폭하여 화소에 인가한다. 이 때에도 역시 문턱 전압의 변화에 무관한 아날로그 증폭기가 필요로 하게 되고 충분한 충전 시간과 보상 시간을 확보하는 것이 관건이 된다.
In other words, the structure of the OLED is almost the same as that of the liquid crystal display except that the organic EL element is disposed in the pixel so that the organic EL element emits light by flowing a current proportional to the applied data voltage. The OLED includes a column driver corresponding to the data driver of the liquid crystal display, converts a digital signal into an analog signal, and then amplifies and applies the digital signal to the pixel. In this case, too, an analog amplifier that is independent of the change in the threshold voltage is required, and it is important to have sufficient charging time and compensation time.
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